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觀看美麗的極光視頻 如此美麗的極光一般出現(xiàn)在在哪些地方 什么時候會出現(xiàn) 是怎樣形成的 第五節(jié)研究洛倫茲力 選修3 1第三章磁場 學習目標 1 認識洛倫茲力 會判斷洛倫茲力的方向 2 會計算洛倫茲力的大小 3 理解洛倫茲力對運動不作功 1 試畫下圖中所示的帶電粒子所受的洛倫茲力的方向 2 長為L 橫截面積為s的直導線通有電流I 處在磁感應強度為B的勻強磁場中 電流與磁場的方向垂直 設導線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n 每個電荷的電荷量為q 求導線中自由電荷的總數(shù)和總電量 求導線受到的安培力大小 根據(jù)F Nf 求出導線中每個自由電荷受到的洛倫茲力f 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 一 洛倫茲力的方向 符合左手定則 伸開左手 使大拇指跟其余四指垂直 且處于同一平面內(nèi) 把手放入磁場中 磁感線垂直穿過手心 四指指向正電荷運動的方向 那么 拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 若是負電荷運動的方向 那么四指應指向其反方向 導線中的自由電荷以速度為V做定向運動形成電流 求自由電荷從導線一端運動到另一端的時間 通過導線的電流 L 一根長為L 橫截面積為s的直導線通有電流I 處在磁感應強度為B的勻強磁場中 電流與磁場的方向垂直 設導線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n 每個電荷的電荷量為q 求導線中自由電荷的總數(shù)N和總電量Q 導線中的自由電荷以速度為V做定向運動形成電流 自由電荷從導線一端運動到另一端的時間 通過導線的電流 求導線受到的安培力大小 根據(jù)F Nf 求出導線中每個自由電荷受到的洛倫茲力f 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 L N SLn Q qN qsLn 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 f B v方向關系示意圖 f B v方向關系示意圖 粒子帶正電 二 洛侖茲力 2 洛倫茲力的大小 當v B時 f qvB 當v B V 0 時 當v與B之間有一定夾角 時 f qvBsin vsin 1 定義 運動電荷在磁場中受到的作用力 稱為洛倫茲力 3 洛侖茲力f的方向總是與v垂直 也與B垂直 即f總是垂直與B和v所決定的平面 f 0 電荷不受洛侖茲力作用 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 f B v方向關系示意圖 f B v方向關系示意圖 粒子帶正電 三 洛侖茲力的特點 1 洛侖茲力f的方向總是與v垂直 也與B垂直 即f總是垂直與B和v所決定的平面 2 因為f的方向始終與速度方向垂直 洛倫茲力對運動不做功 3 若帶電粒子僅受洛倫茲力 粒子做勻速圓周運動 這就是速度選擇器的原理 通過改變E或B的數(shù)值來選擇具有某一速度的粒子 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 f B v方向關系示意圖 f B v方向關系示意圖 例 如圖 帶負電的粒子從離子源中發(fā)射出來 在電場強度為E 12N c的勻強電場和磁感應強度為B 1T的勻強磁場中運動 速度多大的粒子可以沿直線ss 從右邊孔射出 F qE f qvB 解 受力分析如圖 有F f即qvB qE 得 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 1 雙選 以下關于洛侖茲力的各種說法中正確的是 A 電荷在磁場中一定受到洛侖茲力B 運動的電荷在磁場中一定受到洛侖茲力C 洛侖茲力對電荷永遠不做功D 洛侖茲力的方向總是垂直于磁場方向和電荷速度方向所構(gòu)成的平面 CD 2 如圖3 5 12所示 一束電子流沿管的軸線進入螺線管 忽略重力 電子在管內(nèi)的運動情況應該是 A 當從a端通入電流時 電子做勻加速直線運動B 當從b端通入電流時 電子做勻加速直線運動C 不管從哪端通入電流 電子都做勻速直線運動D 不管從哪端通入電流 電子都做曲線運動 C 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 3 如圖3 5 15所示 勻強電場豎直向上 勻強磁場水平向外 有一正離子 不計重力 恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域 這種裝置稱為速度選擇器 則 A 若電子從右向左水平飛入 電子也沿直線運動B 若電子從右向左水平飛入 電子將向上偏轉(zhuǎn)C 若電子從右向左水平飛入 電子將向下偏轉(zhuǎn)D 若電子從右向左水平飛入 電子將向外偏轉(zhuǎn) C 4 如圖所示 某空間存在正交的勻強電磁場 勻強電場的方向水平向右 勻強磁場方向垂直紙面向內(nèi) 其中E 10N C B 1T 現(xiàn)有一個帶電量q 2 10 6C質(zhì)量m 2 10 6kg的小球以某速度進入這個電磁場 發(fā)現(xiàn)其恰能做勻速直線運動 請求出小球的速度大小和方向 f B v方向關系示意圖 當B與v不垂直時 總結(jié) 不管B與v是否垂直 始終有f B f v 即f垂直于B和v所決定的平面 當B與v垂直時 粒子帶正電 自主學習 小組討論 反饋精講 當堂訓練 f B v方向關系示意圖 f B v方向關系示意圖 粒子帶正電 小結(jié) 1 概念 磁場對運動電荷的作用力 稱做洛侖力 2 方向 由 左手定則 判斷 3 大小 當v B時f qvB當v B時f 0 4 特點 f vWf 0 當v與B之間有一定夾角 時 f qvBsin 作業(yè)布置 12 如圖3 5 22所示 空間有水平向右的勻強電場和垂直于紙面向外的勻強磁場 質(zhì)量為m 帶電量為 q的絕緣滑塊水平向右做勻速直線運動 滑塊和水平面間的動摩擦因數(shù)為 滑塊與墻碰撞后速度為原來的一半 滑塊返回時 撤掉電場 恰好也做勻速直線運動 求原來電場強度的大小